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考虑任意压力分布的裂缝诱导应力场计算模型及其应用
  • ISSN号:1673-5005
  • 期刊名称:《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TE357.1[石油与天然气工程—油气田开发工程]
  • 作者机构:西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500
  • 相关基金:国家自然科学基金重大项目(51490653);国家“973”重点基础研究发展计划(2013CB228004)
中文摘要:

通过复分析和断裂力学Westergaard应力函数方法建立局部受均匀内压力作用下的诱导应力分布模型,并以此为基本单元结合数值积分复化矩形法的思路,叠加得到考虑任意压力分布情况的诱导应力计算模型。采用先计算再虚实分离的方法进行编程,验证单元模型的精度。模拟缝内压降、裂缝不对称延伸和净压力周期性波动对裂缝诱导应力的影响。结果表明:经典的裂缝诱导应力模型仅是局部受均匀内压力模型的特解;考虑缝内压降后,远井位置形成缝网的可能性大幅度下降,天然裂缝的稳定性显著提高;裂缝不对称延伸使裂缝附近的压应力区向短半缝偏移,但远离裂缝区域的诱导应力仍关于裂缝中垂线对称;缝内净压力周期性波动对诱导应力的影响范围在五分之一半缝长以内,求解远离裂缝区域的应力时,可以将平均压力直接带入经典公式计算。

英文摘要:

A new fracture induced stress model was established that can calculate the stress distribution around a section of the fracture under local pressure,in which complex analysis and the Westergaard stress function in fracture mechanics were applied. Superposition of the above model to the whole hydraulic fracture, a novel model that can compute the induced stress around the fracture under arbitrary pressures was then developed. The simulation results show that the new model has high calculation accuracy, and the classical model can be as a special case of the new model. In the simulation of the influence of pressure drop, asymmetric propagation and net pressure undulate on the induced stress, the results show that, when the pres-sure drop is taken into consideration,the possibility for the formation of a fracture net is decreasing rapidly from wellbore to fracture tip, but the stability of natural fractures is increasing significantly. Asymmetric propagation can lead to a compressive stress section skewing to the short half fracture, while the stress distribution far from the fracture is still symmetrical to the mid-perpendicular. The affection of the net pressure undulate is within one fifth of the half fracture length. So in this case, the average pressure can be taken into the classical model to calculate the stress distribution far from the fracture face.

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期刊信息
  • 《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中国石油大学(华东)
  • 主编:袁静(执行)
  • 地址:山东省东营市北二路271号
  • 邮编:257061
  • 邮箱:journal@upc.edu.cn
  • 电话:0546-83922495 86983262
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-5005
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1441/TE
  • 邮发代号:24-273
  • 获奖情况:
  • 本刊1996年以来历届山东省优秀期刊奖,曾荣获1999年全国高校学报优秀期刊二等奖,2001年...,2012年获教育部第四届中国高校精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9288